C# 缓存技术

缓存主要是为了提高数据的读取速度。因为服务器和应用客户端之间存在着流量的瓶颈，所以读取大容量数据时，使用缓存来直接为客户端服务，可以减少客户端与服务器端的数据交互，从而大大提高程序的性能。

本章从缓存所在的命名空间“System.Web.Caching”开始，详细介绍框架提供的缓存类和操作方法，主要涉及简单数据的缓存、数据缓存依赖和数据库缓存依赖三个技术要点，最后演示一个完全使用缓存实现数据读取的实例。讲解流程如图16-1所示。

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图16-1 缓存命名空间的讲解流程

16.1 System.Web.Caching简介

本节从缓存命名空间的总体简介和组成结构入手，从整体上对System.Web.Caching进行概述。

16.1.1 System.Web.Caching概述

System.Web.Caching是用来管理缓存的命名空间。缓存就是将服务器端的数据暂时保存在客户端，方便用户的读取。缓存命名空间的父级空间是“System.Web”，由此可以看出，缓存通常用于Web网站的开发，包括在B/S项目中的开发。缓存的设计主要是考虑到网络带宽可能会延缓数据的提交和回发，如果将数据保存在客户端，用户可以直接从客户端读取数据，这样数据就是从本地提取的，不会再受网络的影响。

System.Web.Caching命名空间提供与缓存有关的所有操作类，具体包括哪些类将在下一节详细介绍。

16.1.2 System.Web.Caching命名空间内的类组成

缓存命名空间主要提供三种操作：缓存数据对象、对象的缓存依赖和数据库的缓存依赖。其中缓存任何对象都使用一个类Cache，但当缓存发生改变时，普通对象和数据库对象的依赖处理不同。

图16-2罗列的是在三层结构中缓存的部署情况。两个依赖类CacheDependency和SqlCache Dependency主要更改发生变化的缓存数据，起到通知的作用。当数据没有被缓存时，使用Cache类进行添加。

下面根据图16-2的部署，来介绍图中使用的缓存类。这些类的说明如表16-1所示。

图16-2 三层结构中缓存的部署图

表16-1 缓存命名空间中的类及其说明

类名	说明
Cache	对缓存对象的编辑类，其操作包括缓存的增、删、改
CacheDependency	基本缓存对象的依赖，当基本对象发生变化时，更新缓存内容
SqlCacheDependency	数据库缓存对象的依赖，当数据库中的数据变化时，更新缓存内容

16.2 管理缓存的类：Cache类

Cache类用来存储数据对象，并提供方法对这些对象进行编辑。本节主要介绍Cache类包含的方法，以及如何使用这些方法实现数据对象的缓存。

16.2.1 功能说明

Cache类属于字典类，其根据一定的规则存储用户需要的数据，这些数据的类型不受限制，可以是字符串、数组、数据表、Dataset和哈希表等。

使用Cache类的优点是当缓存的数据发生变化时，Cache类会让数据失效，并实现缓存数据的重新添加，然后通知应用程序，报告缓存的及时更新。

16.2.2 语法定义

Cache类的语法定义如下：

public sealed class Cache : IEnumerable

通过其定义可以发现，Cache类是“sealed”定义的类，表示此类被密封，不能被继承。同时Cache类还继承了IEnumerable接口，表示允许对集合中的数据进行枚举操作。

缓存的生命周期随着应用程序域的活动结束而终止，也就是说只要应用程序域依然处于活动状态，缓存就会一直保持，因为每个应用程序域都会创建一个缓存实例。此实例的信息通过HttpContext对象的Cache属性或Page对象的Cache属性获取。

下面的代码演示如何将数组数据添加到缓存中：

ArrayList myarray = new ArrayList(); //创建数组数据

myarray.Add("1.学习园地");

myarray.Add("2.交流论坛");

myarray.Add("3.帮助");

Cache.Add("Category", myarray); //将数组添加到缓存中

16.2.3 方法详解

Cache类的方法主要提供对缓存数据的编辑操作，如增、删、改等。其中最常用的方法及其说明如表16-2所示。

表16-2 Cache类的主要方法及其说明

名称	说明
Add	将数据添加到Cache对象
Insert	向Cache中插入数据项，可用于修改已经存在的数据缓存项
Remove	移除Cache对象中的缓存数据项
Get	从Cache对象中获取指定的数据项，注意返回的是Object类型，需要进行类型转换
GetType	从Cache对象中获取数据项的类型，判断数据类型后，方便进行转换
GetEnumerator	循环访问Cache对象中的缓存数据项。注意其返回类型是“IDictionaryEnumerator”

技巧：要想修改缓存数据，只需要重新为缓存赋值即可。

最需要注意的是Add方法，其使用语法如下：

public Object Add (

string key,

Object value,

CacheDependency dependencies,

DateTime absoluteExpiration,

TimeSpan slidingExpiration,

CacheItemPriority priority,

CacheItemRemovedCallback onRemoveCallback

)

在使用Add方法时，以上7个参数是必需的，其代表意义如下：

— 参数“key”代表缓存数据项的键值，必须是唯一的。

— 参数“value”代表缓存数据的内容，可以是任意类型。

— 参数“dependencies”表示缓存的依赖项，也就是此项的更改意味着缓存内容已经过期。如果没有依赖项，可将此值设置为NULL。

— 参数“absoluteExpiration”是日期型数据，表示缓存过期的时间，.NET 2.0提供的缓存在过期后是可以使用的，能使用多长时间，就看这个参数的设置。

— 参数“slidingExpiration”的类型表示一段时间间隔，表示缓存参数将在多长时间以后被删除，此参数与absoluteExpiration参数相关联。

— 参数“priority”表示撤销缓存的优先值，此参数的值取自枚举变量“CacheItemPriority”，优先级低的数据项将先被删除。此参数主要用在缓存退出对象时。

— 参数“onRemoveCallback”表示缓存删除数据对象时调用的事件，一般用做通知程序。

下面的代码演示了如何应用Cache类的这些方法。在使用本代码时需要注意，代码中使用了Arraylist对象，所以需要添加对命名空间“System.Collections”的引用，同时使用Cache类别忘记了添加命名空间“System.Web.Caching”。

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

ArrayList myarray = new ArrayList(); //创建数组数据

myarray.Add("1.学习园地");

myarray.Add("2.交流论坛");

myarray.Add("3.帮助");

//将数组添加到缓存中——使用Add方法

Cache.Add("Category", myarray, null, DateTime.Now.AddSeconds(60), TimeSpan.Zero, CacheItemPriority.Normal, null);

myarray[1] = "2.交流园地"; //修改数组数据

Cache.Insert("Category", myarray); //使用Insert方法修改缓存数据

string tmpStr = "这是一个临时数据";

Cache["tmpdata"] = tmpStr;

//使用Get方法获取缓存数据

Response.Write(Cache.Get("tmpdata").ToString()+"<br/>");/

Cache["tmpdata"] = "这是一个临时字符串"; //重新为缓存赋值的技巧

Response.Write(Cache.Get("tmpdata").ToString() + "<br/>");

//使用GetType方法判断缓存数据的类型

if (Cache["Category"].GetType().Name == "ArrayList")

Response.Write("类型是数组");

//使用GetEnumerator方法遍历缓存中的数据

IDictionaryEnumerator mycache = Cache.GetEnumerator();

while (mycache.MoveNext())

Response.Write(mycache.Value + "<br/>");

Cache.Remove("tmpdata");//使用Remove方法移除缓存的临时数据

}

技巧：在使用GetType方法时，如果要判断类型，需要使用Object.GetType().Name属性获取类型的名称。

上述代码的运行结果如下：

这是一个临时数据

这是一个临时字符串

类型是数组这是一个临时字符串

System.Collections.ArrayList

其中在读取类型为ArrayList的数据时，由于没有进行类型转换，所以取出的是类型为“System.Collections.ArrayList”的对象。本书会在本节最后的实例中介绍如何读取数组的详细内容。

16.2.4 属性详解

Cache类的属性主要用来获取缓存数据的一些基本信息，如缓存的项总数、指定位置的缓存项等。本书主要介绍两个属性：Count和Item。

Count用来获取缓存中所有的项的总数。使用方法如下：

Response.Write(Cache.Count);

Item用于返回指定项的内容，一般继承“IEnumerable”接口的类都有这样的属性，注意项需要使用“[ ]”包装。其使用方法如下：

Response.Write(Cache[“Category”].ToString());

16.2.5 典型应用：实现数据的缓存快速读取功能

Cache主要用来缓存使用频率高且不需经常更新的数据。本例实现一个目录列表的缓存。为了简便，列表的内容并没有从数据库中读取，而是保存在一个ArrayList对象中。

本例的目的是将目录列表填充到下拉框中，当缓存失效后，目录列表的内容为空。演示的步骤如下所述。

在VS2005中创建一个网站，命名为“CacheSample”。

打开默认生成的Default.aspx页，在其中添加一个下拉列表框和一个按钮。

按F7键切换到页面的代码视图。不要忘记对命名空间的引用，代码如下：

using System.Web.Caching;

using System.Collections;

在“Page_Load”事件中判断是否存在目录缓存，如果没有，则将目录添加到缓存中。详细代码如下所示，其中目录列表的保存时间是5秒。

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

if (!Page.IsPostBack)

{

ArrayList myarray = new ArrayList();//假设ArrayList的内容来自数据库

myarray.Add("古代历史");

myarray.Add("当代文学");

myarray.Add("流行小说");

myarray.Add("武侠小说");

if (Cache["Categorys"] == null) //判断是否存在缓存

{

//如果缓存不存在,则添加——保存时间是5秒

Cache.Add("Categorys", myarray, null, DateTime.Now.AddSeconds(5),

TimeSpan.Zero, CacheItemPriority.Normal, null);

}

}

}

回到设计视图，双击按钮控件，切换到按钮的事件代码中。

在按钮的双击事件中，需要判断是否有目录的缓存，有则在下拉框中显示目录内容，没有则清空下拉框。详细代码如下：

protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (Cache["Categorys"] != null) //判断缓存是否失效

{

//如果没有失效，则取出缓存的列表，注意类型的转换。

DropDownList1.DataSource = (ArrayList)Cache["Categorys"];

DropDownList1.DataBind();

}

else

{

DropDownList1.Items.Clear(); //如果已经失效，则清空列表

}

}

按Ctrl+S组合键保存所有的代码，再按F5键运行程序。在5秒以内如果单击按钮，则正常显示目录列表，如果超过5秒，则缓存对象已经不存在，所以下拉列表框的内容为空。

本节主要介绍了Cache类的使用方法，其中并没有涉及缓存依赖内容，即当实际数据改变时，缓存是否随着改变。下一节将通过学习“CacheDependency”类了解缓存依赖的详细实现。